濕式電除塵器控制系統的設計與應用

文 // 鄭國強 福建龍凈環保股份有限公司

濕式電除塵器控制系統的設計與應用

文 // 鄭國強 福建龍凈環保股份有限公司

濕式電除塵器是一種用來除去含濕氣體中的塵、酸霧、水滴、氣溶膠、臭味、PM2.5等有害物質的有效設備。其主要工作原理是在集塵極和放電極之間施加數萬伏直流高壓電形成強電場，同時直接將水霧噴向放電極和電暈區，水霧在強電場內荷電后分裂進一步霧化，電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用，最終粉塵粒子在電場力的驅動下到達集塵極而被捕集；與干式電除塵器通過振打將極板上的灰振落至灰斗不同的是，濕式電除塵器將水噴至集塵極上形成連續的水膜，流動水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。由于沒有振打極板產生的煙塵二次飛揚， 濕式靜電除塵器可以達到很低的煙塵排放濃度。

圖1 濕式電除塵器控制系統組成示意圖

由于濕式電除塵器良好的應用前景及其與干式電除塵器的差別，有必要研究設計一套與之相適應的濕式電除塵器控制系統，使之在提高濕式電除塵器設備的運行管理水平和自動化控制程度，減少排放和降低能耗等許多方面發揮重要作用。

1 濕電控制系統的組成

根據濕式電除塵器的工作原理，通過分析并結合現場使用、調試經驗，整個濕式電除塵器的控制系統包括高壓系統、水處理系統、低壓加熱及熱風吹掃系統、上位機系統等，具體組成如圖1。

2 濕電控制系統的設計

由于濕式電除塵器與原來的干式電除塵器既有相同點又有不同點，所以干式除塵器控制系統中部設計可借鑒，不同部分則需進行新的設計，其重點在于新增水處理部分控制系統的設計。

2.1 高壓系統

濕式電除塵器與干式電除塵器的收塵原理相同，都是靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場力的作用下到達收塵板，然后采用定期沖洗的方式，使粉塵隨著沖刷液的流動而清除。因此整個濕式除塵器高壓控制系統至關重要，一般采用高頻電源、高效三相電源等。它們運行平穩，輸入功率高，火花檢測與控制功能強大，保護功能完善，確保濕式電除塵器高效工作。

2.2 水處理系統

圖2 濕電水處理系統示意圖

圖3 補水控制邏輯圖

水處理系統主要解決水的二次污染和水耗問題，主要是經過濕式電除塵器噴淋沖洗之后排出的水，含有大量酸性物質和細微顆粒物。直接排放會產生二次污染，而且耗水量大、運行成本高，水必須進行循環利用。水的循環利用要經過兩個環節：一是中和除酸；二是分離固體懸浮物，使污水變成適合噴淋使用的工業用水。中和除酸主要通過加堿來降低水的酸性，達到弱配或弱堿性水質。分離固體懸浮物主要采用過濾器過濾水中的固體雜質、灰塵等。沖洗水包括循環水和原水補水，從集電極流下的水在灰斗收集進入循環水箱內，由循環泵進入自動清洗過濾器，澄清水作為循環水回用，進入濕式電除塵里進行噴淋，過濾后的廢水作為脫硫工藝水或排放到廢水處理廠。

因此水處理系統是濕式電除塵器不同于干式電除塵的最主要部分，也是濕式電除塵器控制的設計重點。它包括補水系統、沖洗系統、過濾系統、循環系統、加堿系統等幾部分，由PLC進行自動控制，其處理過程如圖2。

2.2.1 補水控制系統

補水自動控制系統主要控制兩點：①根據補給水箱的液位，自動開啟或關閉來水電動蝶閥，使補給水箱的液位控制在一定的范圍之內；②通過補給水箱外的兩臺變頻泵，將水箱中的水送至除塵器的頂部進行噴淋沖洗。由于要滿足噴淋水的霧化要求，關鍵在于對水的壓力進行精確的控制，因此我們采取同樣精確的PID控制，以水壓為控制點（經過大量的實驗證明，0.25MPa的噴淋水的霧化效果最好），對變頻泵采用正反饋的PID控制，保證了補給水的輸送及噴淋水的霧化效果。補水控制邏輯如圖3。

2.2.2 沖洗控制系統

沖洗噴淋控制系統由若干個電動蝶閥組成，根據噴淋的工藝要求，按照一定的順序對除塵器電場進行沖洗噴淋，整套沖洗噴淋系統實現自動順序控制，安全可靠。

2.2.3 過濾控制系統

過濾水控制系統采用的是上下兩層的灰水分離器，每層各有若干個電磁閥，應用自控聯鎖的技術，準確地控制每一個電磁閥的開關時間和開關順序，確保了灰水分離器的正常運行，過濾后干凈水進入循環系統。

2.2.4 加堿控制系統

過濾后循環水呈酸性，為了防止循環進入除塵器的循環水對本地的腐蝕，需要增設加堿系統，調整循環水的酸堿性以達到防腐蝕標準。加堿系統的自動控制是根據循環水的pH值作為參考值來實現的，加堿泵以pH值作為PID的調節變量，不斷給循環水注入堿液，保持循環水呈現一定的弱堿性，保護除塵器本體。加堿控制邏輯如圖4。

2.2.5 循環控制系統

循環系統將過濾后的清水通過循環泵的增壓，送至除塵器的頂部進行沖洗。循環水的循環利用，降低了沖洗水的水耗，進一步達到了節能環保的要求。循環水系統的自動控制由循環泵和除塵器頂部的電動蝶閥組成。與補水系統相同，循環泵根據設定水壓作為PID調節的依據，將循環水以一定的壓力送至除塵器頂部，然后由出口的若干個電動蝶閥，按照自動順序控制的方式，對陰陽極板進行沖洗噴淋。

2.3 加熱系統

加熱系統包括絕緣子保溫箱加熱和熱風吹掃加熱，由PLC自動控制，根據需要保溫箱進行加熱或停止加熱、進行或停止熱風吹掃加熱。其中熱風吹掃系統由風機，蝶閥和加熱器組成，自動開啟時，按照風機-蝶閥-加熱器的順序啟動；自動關閉時，按照加熱器-蝶閥-風機的順序關閉。

圖4 加堿控制PID邏輯圖

2.4 上位機系統

為保證系統的穩定可靠和高性能，上位機系統選用工業控制計算機，同時選配相應的具有最新功能的智能通訊卡、網絡前端機等采集設備，使系統具有不凡的數據采樣能力和處理能力，從而實現對濕式電除塵集中管理、分散控制、節能減排運行的要求。

上位機系統通過智能通訊卡、網絡前端機等采集各高壓、水處理、加熱等各個子系統的運行工況數據以及相應的模擬量值和開關量信號，以各種動畫、圖形、表格、曲線、文本等形式在畫面上顯示；在需要時將人工設定的有關參數送往下位機或根據反饋信號實施自動控制，從而獲得更好的控制效果。

3 應用

系統設計完成后，先后在上海長興島、山東黃島等許多電廠投入應用，經過調試，系統運行正常穩定，整臺濕式電除塵器取得良好的效果。

經測試，長興島濕式電除塵器運行電壓穩定在45kV，運行正常，煙塵排放為3.9mg/Nm3，SO3排放濃度2.2mg/Nm3；黃島濕式電除塵器的運行效果則更為顯著，出口平均煙塵濃度僅為2.1 mg/Nm3，遠低于5mg/Nm3的設計保證值，SO3排放濃度低于0.2 mg/Nm3，處于自動控制運行的水處理系統耗水量為9.0t/h，也低于11.97t/h的設計保證值。

4 結語

濕式電除塵器控制系統的成功應用，說明控制系統的設計符合濕式電除塵器實際應用的需要。隨著環保要求的越來越嚴，作為大氣污染的最終把關設備，濕式電除塵器將得到越來越多的推廣應用，濕式電除塵器控制系統也將進一步優化完善，尤其是提高水處理系統中PID控制的精度和準度，實現更加精細化、自動化的控制，達到濕式電除塵器高效節能節水的控制效果。